01 Introducere hârtie
Aliajele de aluminiu, datorită reflectivității lor ridicate și conductivității termice ridicate, tind să producă stropi în sudarea tradițională cu laser din cauza densității excesive a energiei și a găurilor de cheie instabile, care afectează calitatea sudurii și performanța componentelor. Acest studiu investighează mecanismul prin experimente (setarea diferitelor puteri laser totale, rapoarte de putere miez/inel și viteze de sudare, observarea penelor de vapori și a dinamicii stropilor cu o cameră de viteză mare-și analizarea morfologiei sudurii cu un microscop de-câmp cu ultra{2}}adâncime-de-câmp) și simulare numerică tridimensională multifizică. Acesta dezvăluie că laserul inelar preîncălzește marginea frontală a bazinului topit, reducând fluctuațiile absorbției laserului și stabilizând ejecția vaporilor pentru a suprima stropii. În plus, a fost stabilit un model cantitativ care leagă temperatura de preîncălzire de puterea totală, raportul de putere inelului și viteza de sudare, sugerând că temperatura de preîncălzire ar trebui să fie în intervalul dintre punctele de topire și de fierbere ale materialului de bază. Studiul derivă criterii pentru selectarea parametrilor procesului fără stropire-, iar experimentele confirmă că stropirea este redusă semnificativ în acest interval de parametri, oferind îndrumări teoretice și strategii de aplicare industrială pentru sudarea cu laser de înaltă calitate-a aliajelor cu reflexie ridicată.
02 Rezumat
Această lucrare se bazează pe o metodă care combină experimente și simulare numerică cuplată multifizică tranzitorie tridimensională. Experimentul a vizat 6061 plăci din aliaj de aluminiu, stabilind șase rapoarte de putere miez/inel (10:0 până la 0:10), trei viteze de sudare (40 mm/s, 60 mm/s, 80 mm/s) și o putere totală fixă a laserului (6000 W). Au fost folosite camere-de mare viteză pentru a observa penele de vapori și stropii, microscoape cu ultra-adâncime-de-câmp pentru a analiza morfologia sudurilor și a fost conceput un experiment comparativ cu putere centrală fixă. Simularea numerică a folosit un model CFD pentru a simula fluxul de căldură din bazinul de topire, absorbția laserului și alte procese fizice. Experimentele au descoperit că, cu cât este mai mare proporția de putere a laserului inel, cu atât este mai uniformă suprafața de sudură (diferența de vârf-la-vală redusă de la 1,40 mm la 0,41 mm) și frecvența stropilor a scăzut cu 65%. De asemenea, a dezvăluit că laserul inel preîncălzește partea din față a bazinului de topire, îngustează intervalul de fluctuație al absorbției laserului și stabilizează vaporii, care suprimă stropii. În cele din urmă, a fost stabilit un model cantitativ al temperaturii de preîncălzire și al parametrilor procesului, sugerând că temperatura de preîncălzire ar trebui să fie între punctul de topire al materialului de bază și punctul de fierbere. Parametrii procesului fără stropire-au fost derivați și verificați, oferind îndrumări teoretice pentru sudarea cu laser fără stropire-a aliajelor de aluminiu.
03 Analiza imaginii și textului
Figura 1 conține două informații de bază: în primul rând, Figura 1(a) prezintă configurația hardware de bază a sudării cu laser în mod inel reglabil, inclusiv pozițiile și conexiunile componentelor cum ar fi dispozitivul laser cu fibră programabilă CFX-8000, robotul, capul de procesare laser și camera de viteză-înaltă, clarificând logica operațională și setarea parametrilor experimentali de bază pentru configurarea hardware-ului experimental. observarea stropilor și penelor de vapori, asigurând standardizarea operațiunilor experimentale și colectarea datelor; în al doilea rând, Figura 1(b) vizualizează procesele fizice cheie în sudarea cu laser, cum ar fi schimbarea de fază, absorbția laserului și dinamica vaporilor, construind un cadru fizic pentru interacțiunea dintre laser și materiale, oferind o bază teoretică pentru simulări numerice cuplate cu câmp multifizic tranzitoriu tridimensional și ajutând la înțelegerea mecanismelor de bază ale formării stropilor.
04 Concluzie
Acest studiu se concentrează pe problema stropirii în sudarea cu laser inelar reglabil a aliajelor de aluminiu. Prin experimente (setarea diferitelor rapoarte de putere miez/inel, viteze de sudură, combinate cu observarea utilizând camere de mare-viteză și microscoape de-de-câmp extinse) și multifizică tranzitorie tri{-dimensională cuplată simulări numerice, mecanismul prin care laserele inelare suprimă împrăștierea în fața topit{{5} îngustă. absorbția laserului și stabilizarea penei de vapori-a fost dezvăluită. A fost stabilit un model cantitativ care raportează temperatura de preîncălzire la parametrii procesului, propunând ca temperatura de preîncălzire să fie între punctul de topire și punctul de fierbere al materialului de bază. Nu au fost derivate și verificate experimental niciun criteriu-parametrului procesului de stropire, clarificând domeniul de selecție a parametrilor pentru sudarea fără-stropire a aliajelor de aluminiu. Acest lucru poate ghida industriile care se bazează pe componente ușoare din aluminiu, cum ar fi producția de automobile, pentru a aborda problemele comune ale stropilor mari și ale calității slabe a sudurii în sudarea laser convențională, promovând dezvoltarea aplicațiilor industriale de înaltă calitate și foarte stabile ale sudării cu laser din aliaj de aluminiu.
